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前言🔥vector需要实现的接口函数🔥vector的模拟实现==swap交换====默认成员函数====迭代器接口====reserve和resize====size和capacity====operator[ ]下标获取====push_back和pop_back====插入（insert）和删除（erase）== 结语

前言

本篇博客主要内容：STL库中vector的模拟实现。

在之前完成string以及学习了vector一些接口函数的基础上，这个vector的实现相当于是一个奖励内容，并不困难。不过我们这里vector底层实现和上次string的有所不同，是通过三个指针_start，_finish和_end_of_storage来维护这个模板类的。相信在看完今天vector的实现之后，能对C++的迭代器有更深的了解。

🔥vector需要实现的接口函数

由于涉及到了模板的内容，我们这次不会将vector实现的声明和定义分离。在后期模板进阶的阶段会进一步解答此问题，盲目将模板类的声明定义分离是很容易出错的（在对模板这部分内容不熟练的情况下）。

看看需要实现的接口函数：

#pragma once#include<iostream>#include<algorithm>#include<cassert>using namespace std;namespace ForcibleBugMaker{ template<class T> class vector { public: // 这里vector的迭代器是一个原生指针 typedef T* iterator; typedef const T* const_iterator; //迭代器获取接口 iterator begin(); iterator end() const_iterator cbegin()const; const_iterator cend() const; // 交换vector对象 void swap(vector<T>& v); // 构造函数，析构函数以及赋值运算符重载 vector(); vector(int n, const T& value = T()); template<class InputIterator> vector(InputIterator first, InputIterator last); vector(const vector<T>& v); vector<T>& operator=(vector<T> v); ~vector(); // 容量获取和调整接口 size_t size() const; size_t capacity() const; void reserve(size_t n); void resize(size_t n, const T& value = T()); // 元素获取 T& operator[](size_t pos); const T& operator[](size_t pos)const; // 插入和删除元素 void push_back(const T& x); void pop_back(); iterator insert(iterator pos, const T& x); iterator erase(iterator pos); private: iterator _start = nullptr; // 指向数据块的开始 iterator _finish = nullptr; // 指向有效数据的尾 iterator _end_of_storage = nullptr; // 指向存储容量的尾 };}

本篇建议在string类实现的基础上进行，不然有些概念可能不太好理解。C++中包含交换函数swap，在命名空间std中，可以直接使用。在vector的实现中，你可能发现与string不同，接口函数大多使用迭代器（指针）来实现，传入和传出的参数基本上也都是迭代器。这么做是为了给后面一系列的STL容器打一个基础，大家要逐渐习惯这样的实现方式。

🔥vector的模拟实现

接下来进入主要内容，按照上面的接口列表逐一实现。

本篇都是直接在vector模板类内部实现，不用手动圈定命名空间。

swap交换

既然是用三个指针维护的，那么交换这三个指针即可完成交换。

void swap(vector<T>& v){ std::swap(_start, v._start); std::swap(_finish, v._finish); std::swap(_end_of_storage, v._end_of_storage);}

默认成员函数

构造函数：

这里我们提供了三种重载，分别是：

// 无参构造vector(){ }// 构造包含n个value的vector对象vector(int n, const T& value = T()){ reserve(n); for (int i = 0; i < n; i++) { this->push_back(value); }}// 通过迭代器区间构造vector对象template<class InputIterator>vector(InputIterator first, InputIterator last){ InputIterator it = first; while (it != last) { this->push_back(*it); ++it; }}

学习过vector的使用，应该也能看懂。其中有几个还待实现的接口函数，如push_back，reserve等。

对于第一个无参构造，其实编译器默认实现的也有相同的效果，但是一旦你实现了下面两个构造，那么编译器就不会生成默认的了。C++提供了一种语法，可以无视你的重载构造，强制生成一个编译器默认构造，所以，下面这样写也是正确的的。

// 强制编译器生成默认无参构造 vector() = default; vector(int n, const T& value = T()) { reserve(n); for (int i = 0; i < n; i++) { this->push_back(value); } } template<class InputIterator> vector(InputIterator first, InputIterator last) { InputIterator it = first; while (it != last) { this->push_back(*it); ++it; } }

第二个构造中缺省参数T()表示的是构造一个T类型的对象，赋值给value。在C++中不但T()可以用于表示自定义类型变量的无参构造，也同样可以表示内置类型的无参构造（C语言中并不支持这样做）。

如下：

int a = int();int b = int(3);cout << a << endl;cout << b << endl;

对于第三个，迭代器构造，实现的是一个模板成员函数，支持各种类型迭代器的区间构造。

析构函数：

~vector(){ delete[] _start; _start = _finish = _end_of_storage = nullptr;}

拷贝构造：

vector(const vector<T>& v){ reserve(v.capacity()); int size = v.size(); for (int i = 0; i < size; i++) { this->push_back(v[i]); }}

赋值运算符重载：

vector<T>& operator=(vector<T> v){ swap(v); return *this;}

这是一种比较新的实现方式，在string中也有使用过。

迭代器接口

本篇vector虽然使用指针实现了迭代器，但并不是说只有这一种实现方式。你也可以将迭代器定义成一个模板类，具体内容可以在不久后的list篇章学到。

typedef T* iterator;typedef const T* const_iterator;iterator begin(){ return _start;}iterator end(){ return _finish;}const_iterator cbegin()const{ return _start;}const_iterator cend() const{ return _finish;}

reserve和resize

reserve开辟容量空间capacity，但不改变vector对象原本的size区间中的内容。

void reserve(size_t n){ if (n > capacity()) { T* tmp = new T[n]; size_t pos = size(); for (int i = 0; i < size(); i++) { tmp[i] = _start[i]; } delete[] _start; _start = tmp; _finish = _start + pos; _end_of_storage = _start + n; }}

resize也可以用作开辟空间，同时会改变size的值。

void resize(size_t n, const T& value = T()){ if (n > capacity()) { reserve(n); } while (_finish < _start + n) { *_finish = value; ++_finish; } _finish = _start + n;}

size和capacity

获取vector对象的size和capacity，通过指针相减就可以得到。

size_t size() const{ return _finish - _start;}size_t capacity() const{ return _end_of_storage - _start;}

operator[ ]下标获取

通过运算符重载的operator[]获取vector对象的元素。

T& operator[](size_t pos){ assert(pos < size()); return _start[pos];}const T& operator[](size_t pos)const{ assert(pos < size()); return _start[pos];}

同时重载了非const版本和const版本。

push_back和pop_back

push_back和pop_back分别是尾插一个元素和尾删一个元素。

复用之前的reserve接口函数push_back功能其实并不难实现。

void push_back(const T& x){ if (_finish == _end_of_storage) { reserve(size() == 0 ? 4 : size() * 2); } *_finish = x; ++_finish;}void pop_back(){ assert(size() > 0); --_finish;}

插入（insert）和删除（erase）

这两个函数需要传入的参数都为迭代器，从vector中间部分插入和删除元素。

插入：会将我们传入的元素插入到迭代器指向的对象之前；如果迭代器指向end()，则功能等同于尾插。

删除：将传入迭代器指向的元素删除。

iterator insert(iterator pos, const T& x){ assert(_start <= pos && pos <= _finish); if (_finish == _end_of_storage) { int gap = pos - _start; reserve(size() == 0 ? 4 : size() * 2); pos = _start + gap; } iterator it = _finish; while (it > pos) { *it = *(it - 1); --it; } *it = x; ++_finish; return it + 1;}iterator erase(iterator pos){ assert(_start <= pos && pos < _finish); int size = pos - _start; iterator itCur = pos + 1; while (itCur != _finish) { *(itCur - 1) = *itCur; ++itCur; } --_finish; return _start + size;}

注：vector的insert和erase可能导致大量数据的移动，开销较大，所以非必要情况少用。

结语

本篇博客主要介绍了vector常用接口的实现，包括迭代器以及迭代器接口，元素的插入和删除，以及各种默认成员函数的实现。

后续博主还会继续分享与STL相关的内容，感谢大家的支持。♥